Nâng cao độ sáng và khả năng uốn dẻo của màn hình OLED với chất làm mềm nhựa phổ biến

Nhóm nghiên cứu thuộc Khoa Kỹ thuật Phân tử Pritzker tại Đại học Chicago đã khám phá tiềm năng cải thiện đáng kể màn hình OLED bằng cách bổ sung một loại chất làm mềm nhựa phổ biến. Đây là loại chất được sử dụng trong nhiều sản phẩm nhựa như lớp phủ và sàn vinyl. Việc thêm chất này vào polymer phát sáng giúp tăng độ sáng lên tới 35% đồng thời cải thiện độ linh hoạt của màn hình, mở ra khả năng ứng dụng mới cho các thiết bị điện tử mềm và linh hoạt.

OLED co giãn đang ngày càng được ưu tiên sử dụng trong các vật dụng như quần áo có tích hợp công nghệ, miếng dán da điện tử và rô bốt linh hoạt. Tuy nhiên, phát triển vật liệu OLED vừa có khả năng kéo giãn tốt vừa duy trì hiệu suất phát sáng cao là một thách thức lớn. Các vật liệu co giãn thường làm giảm hiệu quả phát sáng, trong khi những chất phát sáng mạnh thường lại cứng và ít linh hoạt.

Thay vì phát triển hoàn toàn vật liệu mới, nhóm nghiên cứu do giáo sư Sihong Wang dẫn dắt đã thử nghiệm việc thêm chất làm mềm nhựa sẵn có vào polymer phát sáng thuộc loại "phát quang chậm kích hoạt nhiệt" (TADF). Những polymer TADF có hiệu suất cao nhưng khi các chuỗi polymer quá dày đặc sẽ gây ra sự tương tác xuyên chuỗi làm suy giảm hiệu quả phát sáng do năng lượng bị thất thoát theo các con đường không phát quang.

Việc thêm một lượng chất làm mềm nhựa giúp các chuỗi polymer tách nhau ra, giảm tương tác không mong muốn và đồng thời tạo điều kiện cho vật liệu có thể kéo giãn hơn mà không bị hư hại.

Phòng thí nghiệm đã thêm di-oktyl phthalate (DOP), một chất làm mềm nhựa phổ biến, vào các lớp polymer. Kết quả cho thấy lớp polymer chứa DOP sáng hơn đáng kể với hiệu suất phát sáng tăng từ khoảng 60% lên gần 100%, gần mức lý thuyết tối đa. Đồng thời, khả năng kéo giãn của vật liệu cũng tăng từ 5% lên hơn 110%, cho thấy vật liệu không chỉ sáng mà còn rất linh hoạt và bền bỉ khi kéo căng.

Nhóm nghiên cứu tiếp tục áp dụng phương pháp này lên bốn loại polymer TADF khác nhau có cấu trúc hóa học đa dạng. Kết quả vẫn cho thấy sự cải thiện đồng đều về cả hiệu suất phát sáng và tính đàn hồi, chứng tỏ tính phổ quát của phương pháp và khả năng ứng dụng cho nhiều loại vật liệu phát sáng khác nhau.

Khi lớp polymer chứa chất làm mềm được tích hợp vào thiết bị màn hình OLED thực tế, hiệu suất ánh sáng của thiết bị tăng khoảng 35% so với mẫu không chứa DOP. Nghiên cứu này mở ra triển vọng phát triển các thiết bị OLED mềm dẻo có độ sáng cao hơn phục vụ cho công nghệ đeo, thiết bị y tế mềm và robot linh hoạt.

Nhóm nghiên cứu hiện đang tiếp tục tích hợp các vật liệu cải thiện này vào mảng màn hình hoàn chỉnh, đồng thời khảo sát khả năng ứng dụng trong công nghệ y sinh như thiết bị điều trị đeo sáng và dụng cụ y tế mềm có thể tương tác trực tiếp với cơ thể người.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications, đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực vật liệu phát sáng co giãn và công nghệ màn hình tương lai.

Bài viết được biên tập với sự hỗ trợ của công cụ trí tuệ nhân tạo (AI), tổng hợp từ các nguồn tin dẫn bên dưới và đã qua kiểm duyệt của toà soạn Quang Minh Việt Nam.